0 引 言

近年来,随着电网对断路器的要求不断提高,既要提高短路分断能力以适应新的系统的需求,又要以不显著增加成本的方式来替换系统中原有短路分断能力不高的老产品,从而提高系统运行的稳定性。同时,均促进对塑壳断路器短路分断能力的研究。

由仿真结果得到网端电流畸变值THDi=0.092 5，P=4 536 W，Q=-86.93 var，则有公式

我国低压电器经过60年的发展,无论品种规格、生产能力、主要功能与性能指标、产品质量都已基本满足了国民经济发展需要[1-2]。塑壳断路器的技术都比较成熟,如果没有新的技术突破,就比较难以改变目前产品现状。塑壳断路器的灭弧栅片、磁吹、气吹和引弧,在各种成熟产品中都应用得比较得当。如今面临的问题是如何以成本小提升为代价提高短路分断能力,满足使用需求。

低压断路器电弧熄灭主要靠灭弧系统来完成,灭弧室、引弧片、栅片以及出气通道等设计的好坏将影响能否顺利切断故障电流。为逐步剖析电弧运动机理,国外研究人员进行了大量的试验研究[3-4]。长期研究发现,触头灭弧系统增容是一种非常有效、便捷且成本低廉的提高短路分断能力的技术手段。

1 原理研究

在使一对触头分开的过程中,导流导体的某一部分形成一个断开间隙使电流的流动终止。这时会产生电弧,电弧是电流开断过程中的一个基本的、不可缺少的,又极为活跃的现象。

素的偏好，在相当多的作品中有所体现。与此同时，对摄影本体以及纯粹影像的追求在商业大潮中依然坚守着自己的位置，显示出可贵的价值和持久的魅力。

断路器短路分断后,通过波形图,可了解其各种参数。以能量、电弧电压为研究参数,可分析产品短路分断能力。

Iarc≤Imin

(1)

那么阴极上的能量损失将超过能量输入,电子发射也将停止,电弧就会熄灭。

对于一个典型的直流电路,E为电源电压,L和R分别为电路中的电感和电阻,C为折算到弧隙两端的线路电容。通常C的数值很小,当电弧电压变化不快时可将其忽略不计。当触头之间存在电弧时,对此回路可写出方程:

(2)

一定要保证电弧电压高于系统电压,才能迫使电路中电流减小到零。

如果在短路分断时,断路器产生的电弧电流更小或者电弧电压更大,则电弧更容易熄灭[5]。

2 试验分析

电弧一旦形成,就需要阴极不断地提供电子来维持电弧。对于难熔材料构成的阴极,需要阴极保持一个较高的温度释放足够多的热电离电子来维持电弧。对于低熔点材料,则依靠热-场致发射(T-F发射)产生大量的电子来维持电弧。如果电弧电流低于一个最小值,即

交流和直流电弧在波形图上是不同的。交流电弧有过零熄灭的现象,而直流电弧在波形图上更为稳定,故在直流上进行研究可较直观地对比数据。

以某DC 1 500 V/250 A塑壳断路器作为研究对象。分别在下述情况① 原产品;② 触头灭弧系统加大10 mm;③ 使用2台产品5极串联;④ 使用2台产品6极串联,进行DC 1 500 V 15 kA(时间常数为10 ms)的短路分断试验,记录波形图及正常分断的次数。

触头灭弧系统加长10 mm,原系统和改进后系统如图1所示。

图1 原系统和改进后系统

DC 1 500 V/250 A塑壳断路器为每台3个断点,其中2个断点内部串联,2台产品5极、6极串联,分别如图2、图3所示。

短路分断波形图分别如图4～图7所示。电弧电压是电弧在分断时电弧被拉长到熄灭程度的一种波形表现。当电弧被拉得越长,即电压波形中的峰值越高,电弧就越容易熄灭。当触头灭弧系统容量增加,电弧电压则也会相应增加。

图2 2台产品5极串联

图3 2台产品6极串联

传统的生物钟研究模式动物主要是小鼠和果蝇，但近些年斑马鱼领域多种遗传学手段出现使得斑马鱼也成为研究生物节律的优良模型[3]。斑马鱼为昼行性动物，因此同小鼠相比，与人类的昼夜节律行为更相近；并且作为脊椎动物模型，同果蝇相比与人类的亲缘关系更近；生物节律的主要控制器在大脑，斑马鱼产卵量高、胚胎体外发育、易于显微注射及胚胎透明的特点，研究者可以很好的利用遗传学手段研究斑马鱼幼鱼大脑的功能，并且可以进行快速、大规模的活体药物筛选[3]。

图4 原产品短路分断波形图

图5 触头灭弧系统加大10 mm产品短路分断波形图

图6 5极串联短路分断波形图

图7 6极串联短路分断波形图

能量(焦耳积分)是I2t,因为短路分断时,电流是不断变化的,所以计算值是当触头灭弧系统容量增加后,积分的结果都会相应减小。

值得更多医院借鉴的管理节能方面，首先是智能化管理，包括能耗监管系统的应用，楼宇自控在空调、照明等的应用；其次是定期巡查、督促节能工作开展；最后是通过组织节能宣传活动，发起节能倡议等方式，深入进行节能宣传，实现全员参与的最佳状态。

考虑到产品的经济性,增容触头灭弧系统是一种非常好的提升短路分断能力的方法,除了改动触头灭弧系统以外,产品的其余部分无需修改。而多极串联,也可以作为一种过渡方案。

表1 各种方案试验结果对比

试验方案电弧电压/kV能量/(kA2·s)可进行短路次数/次原产品2.017571触头灭弧系统加长10mm2.296451～25极串联2.495082～36极串联3.574233

因此,无论是加大触头灭弧系统还是多极串联,产品承受的能量都减小,产品更容易通过短路分断试验。同样,无论是加大触头灭弧系统还是多极串联,产品短路时所产生的电弧电压都能提高,产品的短路分断能力就相应提高。

由此可得,触头灭弧系统增大容量,就可以提高产品短路分断能力(在一定范围内)。

以上各种方案试验结果对比如表1所示。

3 设 计

The so-called CIE 1931 chromaticity system is the CIE-xyz chromaticity system. The x axis color coordinates equal to the ratio of red primary colors and the y axis color coordinates equal to the proportion of green primaries. So, the z axis color coordinates are 1 − (x + y).

图8 塑壳断路器内部构造

3.1 触头压力

基座一般可以使用热固材料,热固材料的耐热、耐电弧性能都比较好,且价格便宜;但缺陷是无法做到很小的壁厚,一般都需要壁厚大于2 mm。

不改变机构固有运动的最佳办法是增加动触头长度。但要注意同时要增加触头弹簧力,保持触头压力与原来一致,才能维持原来同样的温升。增加触头弹簧,又需要增加机构主弹簧力来克服触头弹簧进行可靠合/分闸操作。机构主弹簧能否增加,则要看原机构中主弹簧空间的设计是否有裕量。

在互联网+的时代背景下，电子商务市场快速发展，各类电子商务企业应运而生，其中尤以B2C电子商务企业为先。然而我们发现，许多B2C电子商务企业如春笋般出现，却又迅速消亡；某些企业从最初的不为人知，到现在的家喻户晓。因此，我们思考，在竞争如此激烈的市场中，企业如何才能做到脱颖而出，如何提高自身竞争力，也就是说，如何提高企业的成长能力。归根结底，我们需要清楚，在电子商务企业发展的进程中，哪些因素对于提高企业成长能力具有较大的影响力？因此，对B2C电子商务企业的成长能力影响因素进行研究，并找出解决办法，这是我们迫切需要解决的问题。

以国内经典的第三代塑壳断路器操作机构为例,将动触头加长,达到32 mm以上的开距。实测此时的触头压力变为5～7 N。随后换上重新制作的触头弹簧,使得触头压力恢复为12 N。为了克服触头弹簧的反力,将机构主弹簧力增加至原来的1.3倍,主弹簧能够克服触头弹簧反力,保证每次可靠合/分闸。为验证该设计方案,进行机械寿命试验。试验的结果显示稳定达到10 000次以上,满足国标7 000次的标准要求。老产品触头系统如图9所示;修改过开距的新产品[5]触头系统如图10所示。

图9 老产品触头系统

图10 修改过开距的新产品触头系统

3.2 外壳强度

短路分断能力提高后,最显著的影响就是产品外壳强度的变化,故需要提高外壳强度。

触头压力是限制触头灭弧系统增容范围的一主要因素。增大触头会导致触头压力下降,因此不可能无限制增大触头。

一般在短路分断时,中间结构较强部分不会有破损,都是塑壳断路器的侧壁破裂。基座强度仿真,如图11所示。由图11可知,压力较大的淡色区域都是在侧面,可以将侧面向外加厚。

式中，ce，水解平衡时水解液中葡萄糖的浓度，g/L；ct，任意时刻水解液中葡萄糖的浓度，g/L；t，水解时间，min；k1，拟一级水解反应速率常数，min-1；k2，拟二级水解反应速率常数，L/(g·min)。

本研究从广州东湖自然水体中筛选鉴定出一些微藻，并研究其生长及油脂积累特性，期望筛选出油脂积累较高的藻类以便后续进一步研究，同时也为该水域是否潜在富油微藻提供一定依据。

三是劳动关系问题。劳动关系问题主要体现在“解除旧劳动关系难”和“建立新劳动关系难”两个方面。解除旧劳动关系难，主要是由于关闭制度不完善，社会保障水平不高，员工出于对未来生活和再就业的担忧，不愿接受安置。建立新劳动关系难则主要表现在：①煤矿工人具有技术的特殊性和单一性，转岗困难，煤矿关闭大势下，可供就业的岗位数量大大减少，职工难以建立新的劳动关系。②M煤矿和分流安置企业不属于同一体制，被安置职工的劳动关系续接程序不流畅，导致职工难以及时与新企业建立新的劳动关系。

盖的特征一般比较复杂。有的产品因为装附件的关系,还设计成双层盖,因此一般用壁厚可以设计到最小0.8 mm的热塑材料。

由于需要保持壁厚均匀,热塑盖无法设计很大的壁厚,容易在灭弧室顶部破裂,所以可以在灭弧室顶部的区域,增加加强筋。通过仿真分析得出,增加加强筋的设计在承受同样短路分断能量时,可以减少约50%的压力。具体视设计的细节而定。盖的结构如图12所示。

图11 基座强度仿真

图12 盖的结构

3.3 转轴强度

转轴是断路器中连接机构和各相动触头的零件。目前塑壳断路器中,都使用绝缘性能好、强度高的热固材料。触头灭弧系统增容后,对转轴的影响也会加大。转轴强度测试如图13所示。

图13 转轴强度测试

某同一产品的转轴,使用各种不同材料及成型方法的转轴强度对比如表2所示。由表2可见,不同材料和不同成型方法,转轴强度相差较大。

表2 各种不同材料和成型方法的转轴强度对比

方案材料成型方法断裂时的压力值/N1SMC挤注32002DMC压制38003SMC压制4100

SMC材料比DMC材料成本高,压制成型比挤注成型工艺复杂,可根据实际短路分断的情况,在兼顾制作成本的条件下选用强度更高的方案。

3.4 动触头轴强度

动触头轴是动触头的转动中心,配合转轴,一般使用钢制材料。若动触头轴在短路分断时受到冲击,会弯曲变形,从而使触头超程损失,导致动、静触头不接触。实际应用中,可用材料硬度代替强度进行选择。各种不同材料的轴硬度对比如表3所示。可根据实际短路分断的情况,选用强度更高的方案。

在实际设计产品中,事实上并非那么简单,有许多实际问题亟待解决。塑壳断路器内部构造如图8所示。因触头灭弧系统增容,会给其他零部件带来问题。

表3 各种不同材料的轴硬度对比

类别牌号硬度(HRC)碳素弹簧钢1027～35碳素弹簧钢4545～50碳素弹簧钢7062～64

3.5 触头弹簧

在触头弹簧力加大后,面临重新选择耐温、韧性、弹性和成本等参数。

耐温:短路分断能力提高后,产生的热量也会提高,若其他零件结构上没有给弹簧做好防护,耐温不够的弹簧钢丝会在短路分断后弹力下降,损失触头压力。

韧性:不同类别的弹簧,在韧性上有较大差异。韧性不足的弹簧钢丝,在高冲击负荷的情况下容易变形。小壳架的断路器一般使用扭力弹簧,更需要注重韧性。

考虑太湖流域农田地下水位高、涝渍问题突出的特点，农田地下排水暗管埋设深度为地面以下0.7 m～0.9 m，间距为15 m，暗管采用管径66 mm的波纹塑料管，农田排水暗管的纵坡度，应能满足管内不冲不淤流速的要求。外包料为透水土工布加植物秸秆。改善排水效果，结合快速渗滤土地处理系统的建设，增加厚度为20 cm的砂石滤层。塑料暗管外裹料构成的渗滤体对地下径流中的氮磷及其它污染物质具有拦截与去除作用，能够进一步提高农田渗滤系统的对氮磷污染物的拦截去除效果。

Modal analysis for cutter roller of walking sweetpotato vine crushing and recycling machine

弹性:选择碳素弹簧钢丝、琴钢丝,会有较大的弹性模量,而选择不锈钢丝则弹性模量较小,同样的力值需要更大空间去实现。

成本:各种弹簧钢丝的成本差异较大。

常用的各种不同材料的弹簧对比[7-8]如表4所示。应当根据实际短路分断的情况,选择适合的弹簧材料。

表4 各种不同材料的弹簧对比

类别牌号耐温韧性弹性成本碳素弹簧钢丝65、70、75、85低低高低琴钢丝T7、T7A、T8、T8A低高高中弹簧用不锈钢丝1Cr18Ni9高高低高

3.6 机构限位

若原操作机构设计有一定裕量,则可通过调整触头在分闸或脱扣位置的限位来改变触头开距。这是一种几乎没有副作用的改动。

机构原上下连杆的轴的限位设置在跳扣上,把这个限位向后移动,产品就能提高触头分闸开距。改变跳扣限位提高触头开距如图14所示。

图14 改变跳扣限位提高触头开距

原机构动触头的限位设置在支架轴上,把这个限位向后移动,产品就能提高触头脱扣开距。改变脱扣限位提高触头开距如图15所示。

图15 改变脱扣限位提高触头开距

4 结 语

一种新产品的开发,对于企业来说,需要减少投入和研发周期来快速响应市场。触头灭弧系统增容是一种非常好的提高塑壳断路器短路分断能力的设计方法。该方法可以在尽量不改变原来产品的基础上,通过试验和计算,增大触头灭弧系统

并在解决其他衍生的问题后提高短路分断能力。这是一种简单、有效、值得借鉴的设计方法。

【参 考 文 献】

[1] 何瑞华.我国新一代低压电器发展中值得探讨的几个问题[J].电器与能效管理技术,2015(1):1-6.

[2] 何瑞华.未来十年我国低压电器发展应关注的问题[J].电器与能效管理技术,2017(1):1-7.

[3] WU Y,RONG M Z,SUN Z,et al.Numerical analysis of arc plasma behavior during contact opening process in low voltage switching device[J].Journal of Physics D(Applied Physics),2007,40(3):795-802.

[4] RONG M Z,YANG F,WU Y,et al.Simulation of arc characteristics in miniature circuit breaker[J].IEEE Transactions on Plasma Science,2010,38(9):2306-2311.

[5] 陆俭国,何瑞华,陈德桂,等.中国电气工程大典 第十一卷 配电工程[M].北京:中国电力出版社,2009.

[6] 蒋顾平,李小利,周荣伟.DC 1500V光伏塑壳断路器设计[J].电器与能效管理技术,2017(10):39-42.

[7] 连理枝.低压断路器设计与制造[M].北京:中国电力出版社,2002.

[8] 孟庆龙.简明电器工艺手册[M].北京:机械工业出版社,2006.